考研408--组成原理--day7--指令扩展操作码寻址

（以下内容全部来自上述课程）

指令格式

1. 指令的定义

指令=操作码+地址码

2. 指令的分类

指令=操作码＋地址码

2.1 按地址码数目分类

后缀表达式过程：

• 指针指到A：先将A送入栈底–>指针指到B：将B送进去–>指针指到+：将A与B相加压入栈底
• 其余相同，就是先送入数据，指到运算符就将前几个数进行运算再压入占地

零地址指令：

• 因为是直接执行停机神马的操作，操作的对象是这个机器，所以就不需要地址位。
  
  一地址指令：
• 因为只算是简单的计算，所以只需要一个地址（变相只需要一个数）
• OP（A1）–>A1：将A1中的数进行OP操作后再将结果赋值给A1
• （ACC）OP（A1）–>ACC：ACC隐含的数和A1的数进行OP操作后将结果赋值给ACC
  
  二地址指令：
• （A1）OP（A2）–>A1：将A1的数和A2的数进行OP操作后将结果写回A1

三地址指令：

• （A1）OP（A2）–>A3：将A1的数和A2的数进行OP操作后将结果写至A3

区别：就是三比二多了个地址位存结果

就是比之前多放了一个地址数用来存下一个地址指令的位置

注意：如果指令的字长是固定的，所以如果地址位越多，可分配的地址比特位就越少，能查的地址也就越有限，寻址能力就越差。

2.2 按指令长度分类

• 指令字长：会变
• 机器字长：不变
• 存储字长：不变
  

2.3 按操作码长度分类

2.4 按操作类型分类

• 数据传送类
• 运算类：算术逻辑操作+移位操作
• 程序控制类
• 输入输出操作
  

3. 小结

扩展操作码

• 定长指令字结构：所有指令的比特位数相同。
• 变长指令字结构：…不同。
• 定长操作码：操作码的比特位数相同。
• 变长操作码：…不同。
• 扩展操作码：指令比特位数相同+操作码比特位数不同
• 作用：用来区分一地址指令神马的（通过操作码的长度判断）
  
• 简单来说，就是通过看前面有多少组整数倍的分组比特位的1.
• 比如图中的例子，分组比特位=4bit，就看有多少组1111（四个1）
• 三地址指令：正常操作数占一组，没有1111，所以就有三个地址码
• 二地址指令：正常操作数占一组，有一组1111，所以就有两个地址码
• 所以查看是几地址指令，就是（四组-一组正常操作数）–>固定，可能再减去1111，看1111有几组就减几
  
  机器识别指令，都是先从前面的操作码再往后扫描的
• 扩展操作码都是1111在操作码的前一组，如果与正常组换了位置，就是先扫描正常操作码
• 还没等扫描1111的扩展操作码的时候就直接判定这是个几地址指令了
• 所以判断这是几地址指令的关键是：在前位的1111有几组
  
  具体可以参考这个例子感受一下
  1111必须在前面
  
  

指令寻址

1. 提出问题

2. 顺序寻址

2.1 按字编址–定长

• 按字编址：指令字长=存储字长=16bit（2B）–> 1 个存储字（1 个地址单元）恰好存放 1 条指令。
• 所以想跳到下一条指令直接+1就可以了。
  

2.2 按字节编址–定长

• 按字节编址：一条指令需要两个字节才能存下
• 所以想跳到下一条指令，就必须+2，如果+1就是跳到第一条指令的后半段
  

2.3 按字节编址–变长

• 变长：长几个字节就+几
• 0+4–>4：黄–>绿
• 4+2–>6：绿–>灰
  

3. 跳跃寻址

JMP指的是直接跳到后面的地址位，就跳到了指令地址为7的指令，开始执行指令7.

4. 小结

数据寻址

• 因为将指令存入内存的时候不可能按照从0往后的顺序刚好给你存入，所以在跳跃寻址中，如果你从100才开始存的这堆指令，跳到7就有可能跳到别的进程的指令中了，由此可见7这个绝对地址是不可用的（见中间的图表）
• 这样就必须引入相对地址的概念，见第三个图表，3是相对于当前的指令而言的位置，所以向下跳过三个格就是想要执行的指令
• 后面这种寻址方法就属于数据寻址（因为按照地址码来找的指令）
  
  

1. 直接寻址

A直接存放真实地址（可以直接找到）
缺点就是，超过A可存放的地址位的数字，它就没办法找到了

操作码和地址码中间的是特征码，指明这条指令用的是什么寻址方式

2. 间接寻址

因为直接寻址有的地址没办法找到，所以间接可以扩大可寻找的地址
一个指向另一个，这样总能找到想要的地址和数据
套娃操作：地址码中存放地址码

也可以中间间接好几次，无限套娃

扩大寻址范围：第一次的地址码位数低，而第二次的地址码位数高，就大大扩大了可寻址范围
如图中第一个就只能找到0_{2^16^-1个地址，而第二个就可以找到0}2³²-1

缺点就是需要多次访存（因为地址码套地址码）

3. 寄存器寻址

快但贵

4. 寄存器间接寻址

同间接寻址但寄存器版

5. 隐含寻址

需要额外的硬件（可能适用于保密数据？）

6. 立即寻址

我们之前做计算都是用地址码指向的数据，这次地址码就是需要的数据，所以叫做立即
为什么不叫直接寻址？因为直接寻址寻找到的是地址嘛，立即是数
缺点依旧是范围
注意：#是立即寻址的特征

7. 小结

偏移寻址

可以理解为相对寻址，毕竟都是相对某某来寻址，区别就是这个某某不同

1. 基址寻址

• 相对于基址存储器中的地址来寻址
• 基址寄存器：专用基址寄存器 or 通用寄存器（需指定）
• BR内容不可改
• 形式地址可改
  
  
  

2. 变址寻址

• 相对于变址存储器中的地址来寻址
• 变址寄存器：专用变址寄存器 or 通用寄存器（需指定）
• IX内容可改
• 形式地址不可改
  
  
  
  
  

3. 相对寻址

• 原始版本：相对于下一条指令
  
  
  
  

4. 小结

5. 扩展：硬件比较

堆栈寻址

• POP ACC：把SP指向的数字（此时栈顶元素）放入ACC
• POP X：把SP指向的数字（此时栈顶元素）放入X
• （SP）+1–>SP：就是指针向下移动，相当于把刚刚指向的数字丢掉
• ADD Y：ACC中的数字和X中的数字通过ALU相加得到的结果存入Y
• PUSH Y：将Y中的数字存入堆栈（栈顶指针上移）